Na escala de tempo geológico, o Paleozoico é a era do éon Fanerozoico que está compreendida entre 540 milhões e 245 milhões de anos atrás, aproximadamente. A era Paleozoica sucede a era Neoproterzoica do éon Proterozoico e precede a era Mesozoica de seu éon. Divide-se nos períodos Cambriano, Ordoviciano, Siluriano, Devoniano, Carbonífero e Permiano, do mais antigo para o mais recente.
O Paleozoico corresponde praticamente a metade do Fanerozoico, com aproximadamente 300 milhões de anos. Durante esta era havia seis massas continentais principais, que conheceram montanhas enormes ao longo de suas margens, e incursões e recuos dos mares rasos através de seus interiores, como mares continentais. Muitas rochas paleozoicas são economicamente importantes. Por exemplo, rochas calcárias para finalidades industriais de construção civil, assim como os depósitos de carvão, que foram formadas durante o paleozoico.
O Paleozoico é conhecido por dois dos eventos mais importantes na história da vida animal. Em seu começo houve uma grande diversificação evolutiva dos animais, a explosão cambriana, em que quase todos os filos animais atuais e vários outros extintos apareceram dentro dos primeiros milhões dos anos. Já no extremo oposto do Paleozoico ocorreu a extinção maciça, a maior da história da vida na Terra, que extinguiu aproximadamente 90% de todas as espécies animais marinhas. As causas de ambos estes eventos ainda não são bem conhecidas.
Também pode ser chamada de Era Primária. Divisão do tempo geológico seguinte à Era Proterozoica e a antecedente à Era Mesozoica. A sua duração foi de aproximadamente 380 milhões de anos. Embora a vida já se achasse presente na Era Proterozoica, é nos terrenos mais antigos da Era Paleozoica que os vestígios de organismos se mostram mais abundantes.
De acordo com os dados paleontológicos, no Cambriano achavam-se presentes todos os grandes grupos de invertebrados. As formas ancestrais da fauna cambriana são desconhecidas ou porque o elevado metamorfismo e os dobramentos a que foram sujeitas as rochas da Era Proterozoica as destruíram, ou porque a erosão apagou grande parte dessa documentação antes da deposição dos sedimentos cambrianos. Os animais do início da Era Paleozoica viveram dominantemente em ambiente marinho: graptólites, trilobites, moluscos, briozoários, braquiópodes, equinodermos, corais, etc. Os peixes surgiram no Ordoviciano, nas águas doces. As plantas terrestres mais antigas conhecidas datam do Siluriano (Austrália). No Carbonífero e também no Permiano constituíram grandes florestas das quais se originaram carvões em várias partes do mundo. Daí a designação de Antracolítico dada em esses dois períodos conjuntamente. Especialmente curiosas foram as Pteridospermae, vulgarmente conhecidas como "fetos com sementes". Os insetos mais antigos datam do Devoniano. Os anfíbios surgiram no Devoniano e os répteis no Carbonífero. Angiospermas, aves e mamíferos apareceram mais tarde, na Era Mesozoica
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